JP2002135044A - Circularly polarized wave antenna and circularly polarized wave array antenna - Google Patents
Circularly polarized wave antenna and circularly polarized wave array antennaInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は円偏波アンテナ及び
円偏波アレーアンテナに関し、特に、マイクロ波の送受
信に使用する円偏波アンテナ及び円偏波アレーアンテナ
に関する。The present invention relates to a circularly polarized antenna and a circularly polarized array antenna, and more particularly to a circularly polarized antenna and a circularly polarized array antenna used for transmitting and receiving microwaves.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来から、マイクロ波のアンテナとし
て、例えば[王丸:「プリントアンテナ」,テレビジョ
ン学会誌Vol.41,No1,pp98〜102(1
987)]に記載された1点給電型や2点給電型のマイ
クロストリップパッチの円偏波アンテナがある。2. Description of the Related Art Conventionally, as a microwave antenna, for example, [Omaru: "Printed Antenna", Journal of the Institute of Television Engineers of Japan, Vol. 41, No1, pp98-102 (1
987)], there is a single-point feeding type or two-point feeding type microstrip patch circularly polarized antenna.
【0003】図4に従来の2点給電型の円偏波マイクロ
ストリップパッチアンテナの平面図を示す。同図中、正
方形パッチ10はマイクロストリップライン12により
給電点14および給電点16の2点で給電している。給
電点14は給電点16に比べ位相が90度遅れるように
マイクロストリップライン12の線路が長くされてい
る。これにより、給電点16で励振されたy’軸方向の
偏波に対して、給電点14で励振されたx’軸方向の偏
波が90度遅れ、右旋の円偏波アンテナが構成されてい
る。FIG. 4 is a plan view of a conventional two-point feeding type circularly polarized microstrip patch antenna. In the figure, a square patch 10 is fed by a microstrip line 12 at two points, a feeding point 14 and a feeding point 16. The feed point 14 has a longer microstrip line 12 so that the phase is delayed by 90 degrees from the feed point 16. As a result, the polarization in the x'-axis direction excited at the feeding point 14 is delayed by 90 degrees with respect to the polarization in the y'-axis direction excited at the feeding point 16, and a right-handed circularly polarized antenna is formed. ing.
【0004】また、従来より、図5(A)に斜視図を示
すように、円偏波アンテナ素子20を複数個配列した円
偏波アレーアンテナがある。この円偏波アンテナ素子2
0としては、図4に示す2点給電型の円偏波アンテナ素
子や、1点給電型の円偏波アンテナ素子を使用する。こ
の場合、すべての円偏波アンテナ素子20を同相で励振
すれば、図5(B)に破線23で示すようにアンテナ基
板22に対して垂直な方向(Z軸方向)に最大の円偏波
の電力が放射される。[0004] Conventionally, there is a circularly polarized array antenna in which a plurality of circularly polarized antenna elements 20 are arranged as shown in a perspective view of FIG. This circularly polarized antenna element 2
As 0, a two-point feeding type circularly polarized antenna element shown in FIG. 4 or a one-point feeding type circularly polarized antenna element is used. In this case, if all the circularly polarized antenna elements 20 are excited in phase, the maximum circularly polarized wave in the direction perpendicular to the antenna substrate 22 (Z-axis direction) as shown by a broken line 23 in FIG. Of power is radiated.
【0005】また、図5(B)に実線24で示すように
Z軸方向から最大放射方向を+θ度傾ける場合には、例
えば[羽石、他:「円偏波ペア素子を用いるSHF帯ビ
ームチルト型平面アンテナ」,テレビジョン学会誌Vo
l.41,No7,pp642〜647(1987)]
に記載があるように、それぞれのアンテナ素子20から
の放射位相が+θ度方向で同相となるように、給電線路
長を変える等の方法で行う。When the maximum radiation direction is inclined by + θ degrees from the Z-axis direction as shown by a solid line 24 in FIG. 5B, for example, [Haneishi, et al .: "SHF band tilt using circularly polarized pair element" Type planar antenna ", Journal of the Institute of Television Engineers of Japan, Vo
l. 41, No. 7, pp. 642-647 (1987)]
As described in the above section, the feeding line length is changed so that the radiation phases from the respective antenna elements 20 are in phase in the + θ degree direction.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】図4に示す円偏波アン
テナは、給電点14および給電点16から励振され、そ
れぞれx' 方向およびy' 方向の互いに独立する直交し
た電界分布が発生する。この際、x’方向の電界を90
度遅延させることで右旋の円偏波、y' 方向を90度遅
延させることで左旋の円偏波を放射あるいは受信でき
る。The circularly polarized antenna shown in FIG. 4 is excited from the feeding points 14 and 16 and generates mutually independent orthogonal electric field distributions in the x 'direction and the y' direction, respectively. At this time, the electric field in the x ′ direction is 90
A right-handed circularly polarized wave can be emitted or received by delaying by 90 degrees, and a left-handed circularly polarized wave can be emitted or received by delaying the y 'direction by 90 degrees.
【0007】このとき、x’z’面の指向特性は、給電
点14から励振したときのE面放射パターン(電界ベク
トルと最大放射方向を含む面)と給電点16から励振し
たときのH面放射パターン(磁界ベクトルと最大放射方
向を含む面)の合成パターンとなる。また、y’z’面
の指向特性は給電点14から励振したときのH面放射パ
ターン(磁界ベクトルと最大放射方向を含む面)と給電
点16から励振したときのE面放射パターン(電界ベク
トルと最大放射方向を含む面)の合成パターンとなる。At this time, the directional characteristics of the x'z 'plane include an E-plane radiation pattern (a plane including the electric field vector and the maximum radiation direction) when excited from the feeding point 14 and an H-plane when excited from the feeding point 16. A radiation pattern (a plane including the magnetic field vector and the maximum radiation direction) is a combined pattern. The directional characteristics of the y′z ′ plane include an H-plane radiation pattern (a plane including a magnetic field vector and a maximum radiation direction) when excited from the feed point 14 and an E-plane radiation pattern (an electric field vector) when excited from the feed point 16. And a plane including the maximum radiation direction).
【0008】マイクロストリップアンテナのE面および
H面の放射指向特性の実測値の一例を図6に示す。この
図は、[アンテナ工学ハンドブック,P.109,オー
ム社,1980]に記載されている。図6に示されてい
るように、0度方向(図4におけるz’軸方向に相当)
から約30度方向まではE面とH面の放射電力は等しい
ものの、30度を超えるとE面とH面の放射電力は異な
ってくる。これにより、0度方向の円偏波軸比は良好と
なるが、30度を超えるとE面とH面の放射電力が異な
るため、円偏波軸比が急激に劣化する。FIG. 6 shows an example of actually measured values of the radiation directivity characteristics of the E-plane and the H-plane of the microstrip antenna. This figure is described in [Antenna Engineering Handbook, p. 109, Ohmsha, 1980]. As shown in FIG. 6, a 0 degree direction (corresponding to the z ′ axis direction in FIG. 4)
The radiation power of the E-plane and the H-plane is equal up to the direction of about 30 degrees from, but the radiation power of the E-plane and the H-plane differs when the angle exceeds 30 degrees. As a result, the circular polarization axis ratio in the 0-degree direction is improved, but when the angle exceeds 30 degrees, the radiated powers of the E plane and the H plane are different, so that the circular polarization axis ratio is rapidly deteriorated.
【0009】このため、例えば角度θが40度や5 0 度
方向などから到来する円偏波の電波を受信する場合は充
分な円偏波軸比が得られず、偏波識別度が劣化して目的
とする電波を受信あるいは送信することができないおそ
れがある。For this reason, for example, when receiving a circularly polarized wave arriving from an angle θ direction of 40 degrees or 50 degrees, a sufficient circular polarization axis ratio cannot be obtained, and the polarization discrimination degree deteriorates. May not be able to receive or transmit the desired radio wave.
【0010】また、円偏波アンテナ素子を多数配列した
円偏波アレーアンテナを衛星放送受信用平面アンテナと
して使用し、大地に垂直な家屋の壁に密着させて取り付
けてビームチルトさせて衛星放送波を受信する場合、例
えば東京の緯度では38度だけビームを水平方向から天
空方向に傾ける必要がある。この場合も、角度θが30
度を超え各円偏波アンテナ素子の円偏波軸比が劣化して
しまうためにアレー化しても円偏波軸比が劣化し、この
円偏波アレーアンテナは充分な偏波識別度が得られない
という問題があった。In addition, a circularly polarized wave array antenna having a large number of circularly polarized antenna elements is used as a planar antenna for receiving satellite broadcasting, and is mounted in close contact with a wall of a house perpendicular to the ground, and is tilted and beam-tilted. For example, at the latitude of Tokyo, it is necessary to tilt the beam from the horizontal direction to the sky direction by 38 degrees. Also in this case, the angle θ is 30
Degree, the circular polarization axis ratio of each circular polarization antenna element is degraded, so the circular polarization axis ratio is degraded even in the case of arraying. This circular polarization array antenna has sufficient polarization discrimination. There was a problem that can not be.
【0011】本発明は、上記の点に鑑みなされたもの
で、広角に渡って円偏波軸比を向上でき、また、円偏波
軸比が良好な状態でビームチルトが可能で偏波識別度が
向上する円偏波アンテナ及び円偏波アレーアンテナを提
供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and can improve a circular polarization axis ratio over a wide angle, and can perform beam tilting with a good circular polarization axis ratio to enable polarization identification. It is an object of the present invention to provide a circularly polarized antenna and a circularly polarized array antenna having improved degrees.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、第1の誘電体基板上に形成されたプリントダイポー
ルアンテナと、前記第1の誘電体基板とほぼ直交する第
2の誘電体基板上に形成され前記プリントダイポールア
ンテナの偏波に対して偏波が直交するように配置された
マイクロストリップパッチアンテナとを有し、前記プリ
ントダイポールアンテナと前記マイクロストリップパッ
チアンテナとを90度の位相差を設けて励振することに
より、互いにほぼ等しい指向特性のマイクロストリップ
アンテナのE面指向特性と、プリントダイポールアンテ
ナのH面指向特性とを組み合わせて広角に渡って円偏波
軸比を向上できる。According to a first aspect of the present invention, there is provided a printed dipole antenna formed on a first dielectric substrate, and a second dielectric substantially orthogonal to the first dielectric substrate. A microstrip patch antenna formed on a substrate and arranged so that the polarization is orthogonal to the polarization of the printed dipole antenna, wherein the printed dipole antenna and the microstrip patch antenna are arranged at about 90 degrees. By providing the phase difference and exciting, it is possible to improve the circular polarization axis ratio over a wide angle by combining the E-plane directivity of the microstrip antenna having substantially the same directivity as the H-plane directivity of the printed dipole antenna.
【0013】請求項2に記載の発明は、第1の誘電体基
板上に形成されたプリントダイポールアンテナと、前記
第1の誘電体基板とほぼ直交する第2の誘電体基板上に
形成され前記プリントダイポールアンテナの偏波に対し
て偏波が直交するように配置されたマイクロストリップ
パッチアンテナとからなり前記プリントダイポールアン
テナと前記マイクロストリップパッチアンテナとを90
度の位相差を設けて励振される複数の円偏波アンテナ素
子を同一面上に配列してなり、空間のある一定方向に対
する各円偏波アンテナ素子からの放射位相が同相になる
よう各円偏波アンテナ素子に所定の位相差をつけて励振
することにより、各円偏波アンテナ素子の円偏波軸比を
向上でき、アンテナ面に垂直な方向から斜め方向にビー
ムチルトさせた場合でも良好な円偏波軸比を得ることが
でき偏波識別度が向上する。According to a second aspect of the present invention, there is provided a printed dipole antenna formed on a first dielectric substrate, and a printed dipole antenna formed on a second dielectric substrate substantially orthogonal to the first dielectric substrate. A microstrip patch antenna arranged so that the polarization is orthogonal to the polarization of the printed dipole antenna;
A plurality of circularly polarized antenna elements that are excited with a phase difference of degrees are arranged on the same plane, and each circle is so arranged that the radiation phase from each circularly polarized antenna element in a certain direction in space is in phase. By exciting the polarized antenna elements with a predetermined phase difference, the circularly polarized axis ratio of each circularly polarized antenna element can be improved, and even when the beam is tilted obliquely from a direction perpendicular to the antenna surface. A large circular polarization axis ratio can be obtained, and the polarization discrimination can be improved.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】本発明の円偏波アンテナは、マイ
クロストリップアンテナのE面放射パターンとプリント
ダイポールアンテナのH面放射パターンを組み合わせる
ことにより発生させる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The circularly polarized antenna of the present invention is generated by combining an E-plane radiation pattern of a microstrip antenna and an H-plane radiation pattern of a printed dipole antenna.
【0015】マイクロストリップアンテナとしては、矩
形のパッチアンテナや円形のパッチアンテナを1点給電
により直線偏波で励振させる。一方、プリントダイポー
ルアンテナとしては、例えば[B.Edward an
d D.Rees,「A Broadband Pri
nted Dipole with Integrat
ed Balun」,Microwave Journ
al,pp.339〜344,May 1987]に記
載のものを使うことができる。プリントダイポールアン
テナのH面指向性は、図7(上記文献pp.344から
抜粋)に示すようにH面に指向性が広く、図6に示した
マイクロストリップアンテナのE面の指向特性と広角に
渡ってほぼ等しい指向特性である。すなわち、マイクロ
ストリップアンテナのE面指向特性と、プリントダイポ
ールアンテナのH面指向特性とを組み合わせて円偏波を
作ることにより、広角に渡って良好な軸比の円偏波を得
ることができる。As a microstrip antenna, a rectangular patch antenna or a circular patch antenna is excited with linear polarization by feeding at one point. On the other hand, as a printed dipole antenna, for example, [B. Edward an
d D. Rees, "A Broadband Pri
nted Dipole with Integrat
ed Balun ", Microwave Journal
al, pp. 339-344, May 1987]. The H-plane directivity of the printed dipole antenna has a wide directivity on the H-plane as shown in FIG. 7 (excerpted from the above-mentioned document pp. 344), and the directional characteristic of the E-plane of the microstrip antenna shown in FIG. The directional characteristics are almost the same across the board. In other words, by combining the E-plane directivity of the microstrip antenna and the H-plane directivity of the printed dipole antenna to produce a circularly polarized wave, it is possible to obtain a circularly polarized wave having an excellent axial ratio over a wide angle.
【0016】図1は、本発明の円偏波アンテナの第1実
施例の斜視図を示す。同図中、誘電体基板30上にマイ
クロストリップアンテナ32が形成されている。マイク
ロストリップアンテナ32は給電点34からx軸方向の
偏波で励振される。誘電体基板30のマイクロストリッ
プアンテナ32形成面に対し裏面は、接地された導体面
36とされている。FIG. 1 is a perspective view of a circularly polarized antenna according to a first embodiment of the present invention. In the figure, a microstrip antenna 32 is formed on a dielectric substrate 30. The microstrip antenna 32 is excited by a polarized wave in the x-axis direction from a feed point 34. The back surface of the dielectric substrate 30 with respect to the surface on which the microstrip antenna 32 is formed is a grounded conductor surface 36.
【0017】一方、誘電体基板30に対してほぼ直交す
る誘電体基板40上にはプリントダイポールアンテナ4
2が形成されている。プリントダイポールアンテナ42
は給電線44によりy軸方向の偏波で励振される。この
給電線44は、誘電体基板40のプリントダイポールア
ンテナ形成面に対し裏面側に設けられている。また、誘
電体基板40のプリントダイポールアンテナ形成面は誘
電体基板30により二分され、一方にプリントダイポー
ルアンテナ42が形成され、他方は接地された導体面4
6とされている。On the other hand, a printed dipole antenna 4 is provided on a dielectric substrate 40 substantially orthogonal to the dielectric substrate 30.
2 are formed. Print dipole antenna 42
Is excited by the feed line 44 with the polarization in the y-axis direction. The feeder line 44 is provided on the back surface side of the dielectric substrate 40 with respect to the surface on which the printed dipole antenna is formed. The surface of the dielectric substrate 40 on which the printed dipole antenna is formed is divided into two parts by the dielectric substrate 30, one of which is provided with the printed dipole antenna 42 and the other is provided with the grounded conductor surface 4.
6.
【0018】マイクロストリップアンテナ32とプリン
トダイポールアンテナ42とはy軸方向位置を一致させ
て近接配置し、なおかつ、給電点34と給電線44から
給電する高周波信号の位相を90度異ならせ、マイクロ
ストリップアンテナ32とプリントダイポールアンテナ
42とを90度の位相差を設けて励振することにより、
マイクロストリップアンテナ32のE面放射パターンと
プリントダイポールアンテナ42のH面放射パターンが
組み合わせられ右旋または左旋の円偏波で送信あるいは
受信することができる。The microstrip antenna 32 and the printed dipole antenna 42 are arranged close to each other with the same position in the y-axis direction, and the phases of the high-frequency signals fed from the feed point 34 and the feed line 44 are made different by 90 degrees. By exciting the antenna 32 and the printed dipole antenna 42 with a phase difference of 90 degrees,
The E-plane radiation pattern of the microstrip antenna 32 and the H-plane radiation pattern of the printed dipole antenna 42 are combined, and transmission or reception can be performed with right-handed or left-handed circularly polarized waves.
【0019】この円偏波アンテナは、マイクロストリッ
プアンテナのE面指向特性と、プリントダイポールアン
テナのH面指向特性とが広角に渡ってほぼ等しい指向特
性であるため、広角に渡って良好な軸比の円偏波を得る
ことができる。In this circularly polarized antenna, since the E-plane directivity of the microstrip antenna and the H-plane directivity of the printed dipole antenna are almost equal over a wide angle, a good axial ratio is obtained over a wide angle. Can be obtained.
【0020】図2(A),(B),(C)は、本発明の
円偏波アレーアンテナの第1実施例の平面図、正面図、
背面図を示す。この実施例はマイクロストリップアンテ
ナとプリントダイポールアンテナとで円偏波アンテナ素
子を構成し、複数の円偏波アンテナ素子をx,y軸方向
に配列したものである。FIGS. 2A, 2B and 2C are plan and front views of a first embodiment of a circularly polarized array antenna according to the present invention.
FIG. In this embodiment, a circularly polarized antenna element is constituted by a microstrip antenna and a printed dipole antenna, and a plurality of circularly polarized antenna elements are arranged in the x and y axis directions.
【0021】図2(A),(B),(C)において、誘
電体基板50上に複数のマイクロストリップアンテナ5
2が形成されている。各マイクロストリップアンテナ5
2は給電点54からx軸方向の偏波で励振される。誘電
体基板50のマイクロストリップアンテナ52形成面に
対し裏面は、接地された導体面とされている。なお、y
軸方向に隣接するマイクロストリップアンテナ52の給
電点54の間隔は所定距離L1とされており、x軸方向
に隣接するマイクロストリップアンテナ52の給電点5
4の間隔は所定距離L2とされている。2 (A), 2 (B) and 2 (C), a plurality of microstrip antennas 5
2 are formed. Each microstrip antenna 5
Numeral 2 is excited from the feeding point 54 by polarized light in the x-axis direction. The back surface of the dielectric substrate 50 with respect to the surface on which the microstrip antenna 52 is formed is a grounded conductor surface. Note that y
The distance between the feed points 54 of the microstrip antennas 52 adjacent in the axial direction is set to a predetermined distance L1, and the feed point 5 of the microstrip antenna 52 adjacent in the x-axis direction is set.
The interval of 4 is a predetermined distance L2.
【0022】一方、誘電体基板50には複数の誘電体基
板60がx軸方向に所定距離L2だけ離間してほぼ垂直
に立設されている。各誘電体基板60上には、複数のプ
リントダイポールアンテナ62がy軸方向に所定距離L
1だけ離間して形成されている。各プリントダイポール
アンテナ62は給電線64によりy軸方向の偏波で励振
される。この給電線64は、誘電体基板60のプリント
ダイポールアンテナ形成面に対し裏面側に設けられてい
る。また、誘電体基板60のプリントダイポールアンテ
ナ形成面は各誘電体基板50により二分され、一方にプ
リントダイポールアンテナ62が形成され、他方は接地
された導体面66とされている。On the other hand, on the dielectric substrate 50, a plurality of dielectric substrates 60 are erected substantially vertically at a predetermined distance L2 in the x-axis direction. On each dielectric substrate 60, a plurality of printed dipole antennas 62 are disposed at a predetermined distance L in the y-axis direction.
They are formed separated by one. Each printed dipole antenna 62 is excited by a feed line 64 with a polarized wave in the y-axis direction. The power supply line 64 is provided on the back surface side of the surface of the dielectric substrate 60 on which the printed dipole antenna is formed. The surface of the dielectric substrate 60 on which the printed dipole antenna is formed is divided into two by the respective dielectric substrates 50, one of which is formed with the printed dipole antenna 62 and the other is a grounded conductor surface 66.
【0023】なお、送受信するマイクロ波の波長をλa
として、一般的に所定距離L1,L2はλa未満とす
る。アンテナの正面方向(z軸方向)に最も大きな電力
で放射する指向特性としたい場合は所定距離L1,L2
共に0.8λa程度とするが、yz面で正面方向からビ
ームを傾けたい場合には、傾ける角度にもよるが所定距
離L1を0.5λa程度とする。所定距離L1,L2は
上記の値以外であってもアンテナとしての動作は行うが
特性は劣化する。The wavelength of the transmitted / received microwave is λa
In general, the predetermined distances L1 and L2 are smaller than λa. If it is desired to have a directional characteristic that radiates with the largest power in the front direction (z-axis direction) of the antenna, the predetermined distances L1, L2
Both are about 0.8λa, but when it is desired to incline the beam from the front in the yz plane, the predetermined distance L1 is about 0.5λa, depending on the angle of inclination. Even if the predetermined distances L1 and L2 are other than the above values, the operation as an antenna is performed, but the characteristics are deteriorated.
【0024】y軸方向に並んだ複数のマイクロストリッ
プアンテナ52と、これとほぼ角度90度で対向する誘
電体基板60上にy軸方向に並んだ複数のプリントダイ
ポールアンテナ62とはサブアレー70を構成してお
り、サブアレー70内で隣接するマイクロストリップア
ンテナ52とプリントダイポールアンテナ62とはy軸
方向に所定距離L3(L3=L1/2)だけずらした状
態で近接配置されて円偏波アンテナ素子を構成してい
る。なおかつ、給電点54と給電線64から給電する高
周波信号の位相を90度異ならせることにより、マイク
ロストリップアンテナ52のE面放射パターンとプリン
トダイポールアンテナ62のH面放射パターンが組み合
わせられ、各円偏波アンテナ素子は右旋または左旋の円
偏波を送信あるいは受信することができる。A plurality of microstrip antennas 52 arranged in the y-axis direction and a plurality of printed dipole antennas 62 arranged in the y-axis direction on a dielectric substrate 60 opposed to the microstrip antennas at an angle of approximately 90 degrees constitute a sub-array 70. The microstrip antenna 52 and the printed dipole antenna 62 adjacent to each other in the sub-array 70 are arranged close to each other while being shifted by a predetermined distance L3 (L3 = L1 / 2) in the y-axis direction, and a circularly polarized antenna element is disposed. Make up. Further, by making the phase of the high-frequency signal fed from the feed point 54 and the feed line 64 different by 90 degrees, the E-plane radiation pattern of the microstrip antenna 52 and the H-plane radiation pattern of the printed dipole antenna 62 are combined, and The wave antenna element can transmit or receive right-handed or left-handed circularly polarized waves.
【0025】また、x軸方向に隣接するサブアレー70
間で円偏波アンテナ素子の相対位相を所定角度ずつ順次
ずらすことにより、x軸方向にビームチルトさせること
が可能となる。また、複数のサブアレー70間の位相を
等しくし、かつ、y軸方向に隣接する円偏波アンテナ素
子間で相対位相を所定角度ずつ順次ずらすことにより、
y軸方向にビームチルトさせることができる。もちろ
ん、アレーを構成する円偏波アンテナ素子を個別に位相
変化させることにより任意の方向にビーム形成すること
もできる。The sub-array 70 adjacent in the x-axis direction
By sequentially shifting the relative phase of the circularly polarized antenna element by a predetermined angle between them, it becomes possible to tilt the beam in the x-axis direction. Further, by equalizing the phase between the plurality of sub-arrays 70 and sequentially shifting the relative phase between the circularly polarized antenna elements adjacent in the y-axis direction by a predetermined angle,
Beam tilt can be performed in the y-axis direction. Of course, it is also possible to form a beam in an arbitrary direction by individually changing the phase of the circularly polarized antenna elements constituting the array.
【0026】この実施例では、マイクロストリップアン
テナ52およびプリントダイポールアンテナ62が交互
に配列されて両者が近付き過ぎないため、お互いの放射
パターンが乱されることなく良好な指向特性を得ること
ができる。In this embodiment, since the microstrip antennas 52 and the printed dipole antennas 62 are alternately arranged and are not too close to each other, good directional characteristics can be obtained without disturbing the mutual radiation pattern.
【0027】図3は、本発明の円偏波アレーアンテナの
第2実施例の平面図を示す。この実施例はマイクロスト
リップアンテナとして円形パッチアンテナを使用しプリ
ントダイポールアンテナとで円偏波アンテナ素子を構成
し、複数の円偏波アンテナ素子をx,y軸方向に配列し
たものである。FIG. 3 is a plan view of a circularly polarized array antenna according to a second embodiment of the present invention. In this embodiment, a circular patch antenna is used as a microstrip antenna, a circularly polarized antenna element is formed by a printed dipole antenna, and a plurality of circularly polarized antenna elements are arranged in the x and y axis directions.
【0028】同図中、誘電体基板80上に複数対のマイ
クロストリップアンテナ82A,82Bが形成されてい
る。各対のマイクロストリップアンテナ82A,82B
は給電点84からマイクロストリップライン86を通し
てx軸方向の偏波で励振される。誘電体基板80のマイ
クロストリップアンテナ形成面に対し裏面は、接地され
た導体面とされている。なお、y軸方向に隣接するマイ
クロストリップアンテナ82A,82Bの間隔は所定距
離L4とされており、x軸方向に隣接するマイクロスト
リップアンテナ82A,82Bの間隔は所定距離L5と
されている。In the figure, a plurality of pairs of microstrip antennas 82A and 82B are formed on a dielectric substrate 80. Each pair of microstrip antennas 82A, 82B
Is excited from the feeding point 84 through the microstrip line 86 with the polarization in the x-axis direction. The back surface of the dielectric substrate 80 with respect to the microstrip antenna forming surface is a grounded conductor surface. The distance between the microstrip antennas 82A and 82B adjacent in the y-axis direction is a predetermined distance L4, and the distance between the microstrip antennas 82A and 82B adjacent in the x-axis direction is a predetermined distance L5.
【0029】一方、誘電体基板80には複数の誘電体基
板90が所定距離L5だけ離間してほぼ垂直に立設され
ている。各誘電体基板90上には、複数のプリントダイ
ポールアンテナ92A,92Bが所定距離L1だけ離間
して形成されている。各プリントダイポールアンテナ9
2A,92Bは給電線94A,94Bによりy軸方向の
偏波で励振される。この給電線94は、誘電体基板90
のプリントダイポールアンテナ形成面に対し裏面側に設
けられている。また、誘電体基板90のプリントダイポ
ールアンテナ形成面は、各誘電体基板80により二分さ
れ、一方にプリントダイポールアンテナ92A,92B
が形成され、他方は接地された導体面とされている。On the other hand, a plurality of dielectric substrates 90 are erected substantially vertically on the dielectric substrate 80 with a predetermined distance L5 therebetween. On each dielectric substrate 90, a plurality of printed dipole antennas 92A and 92B are formed separated by a predetermined distance L1. Each printed dipole antenna 9
2A and 92B are excited by the feed lines 94A and 94B with the polarization in the y-axis direction. The power supply line 94 is connected to the dielectric substrate 90
Of the printed dipole antenna. Also, the surface on which the printed dipole antenna of the dielectric substrate 90 is formed is divided into two by the respective dielectric substrates 80, and the printed dipole antennas 92A and 92B
Is formed, and the other is a grounded conductor surface.
【0030】y軸方向に並んだ複数のマイクロストリッ
プアンテナ82A,82Bと、これとほぼ角度90度で
対向する誘電体基板90上にy軸方向に並んだ複数のプ
リントダイポールアンテナ92A,92Bとはサブアレ
ー100を構成しており、サブアレー100内で隣接す
るマイクロストリップアンテナ82A,82Bとプリン
トダイポールアンテナ92A,92Bとはy軸方向位置
を一致させて近接配置されることにより円偏波アンテナ
素子を構成している。なおかつ、給電点84と、給電線
94A及び94Bから給電する高周波信号の位相を90
度異ならせることにより、各円偏波アンテナ素子は右旋
または左旋の円偏波を送信あるいは受信することができ
る。A plurality of microstrip antennas 82A and 82B arranged in the y-axis direction and a plurality of printed dipole antennas 92A and 92B arranged in the y-axis direction on a dielectric substrate 90 opposed to the microstrip antennas at an angle of approximately 90 degrees are provided. The sub-array 100 is formed, and the microstrip antennas 82A and 82B and the printed dipole antennas 92A and 92B adjacent to each other in the sub-array 100 are arranged close to each other so that their positions in the y-axis direction are matched to form a circularly polarized antenna element. are doing. The phase of the high-frequency signal supplied from the power supply point 84 and the power supply lines 94A and 94B is set to 90.
By making the degrees different, each circularly polarized antenna element can transmit or receive right-handed or left-handed circularly polarized waves.
【0031】この実施例でも、x軸方向に隣接するサブ
アレー100間で円偏波アンテナ素子の相対位相を所定
角度ずつ順次ずらすことにより、x軸方向にビームチル
トさせることが可能となる。また、複数のサブアレー1
00間の位相を等しくし、かつ、y軸方向に隣接する円
偏波アンテナ素子間で相対位相を所定角度ずつ順次ずら
すことにより、y軸方向にビームチルトさせることがで
きる。もちろん、アレーを構成する円偏波アンテナ素子
を個別に位相変化させることにより任意の方向にビーム
形成することもできる。Also in this embodiment, the beam can be tilted in the x-axis direction by sequentially shifting the relative phase of the circularly polarized antenna element by a predetermined angle between the sub-arrays 100 adjacent in the x-axis direction. In addition, a plurality of sub-arrays 1
The beam tilt in the y-axis direction can be achieved by equalizing the phases between 00 and 00 and sequentially shifting the relative phase between the circularly polarized antenna elements adjacent in the y-axis direction by a predetermined angle. Of course, it is also possible to form a beam in an arbitrary direction by individually changing the phase of the circularly polarized antenna elements constituting the array.
【0032】また、誘電体基板80上にマイクロストリ
ップアンテナ82A,82Bとマイクロストリップライ
ン86を同時に形成するため、固定長の給電線(マイク
ロストリップライン86)の作成が簡単になり、ビーム
を傾ける角度が決まっている場合に好適である。これに
対して、図2の実施例では各マイクロストリップアンテ
ナ52に誘電体基板50の背面から給電するために給電
線が複雑になるおそれがあるが、それぞれに移相器を設
けて各マイクロストリップアンテナ52の給電位相を変
化させ、ビームを傾ける角度を自在に変化させることが
できる。Further, since the microstrip antennas 82A and 82B and the microstrip line 86 are formed on the dielectric substrate 80 at the same time, it is easy to form a fixed-length feed line (microstrip line 86), and the beam is inclined at an angle. It is suitable when is determined. On the other hand, in the embodiment of FIG. 2, the power supply line may be complicated because power is supplied to each microstrip antenna 52 from the back surface of the dielectric substrate 50. By changing the feeding phase of the antenna 52, the angle of tilting the beam can be changed freely.
【0033】なお、誘電体基板40,60,90が請求
項記載の第1の誘電体基板に対応し、誘電体基板30,
50,80が第2の誘電体基板に対応する。The dielectric substrates 40, 60, 90 correspond to the first dielectric substrate described in the claims, and the dielectric substrates 30,
50 and 80 correspond to the second dielectric substrate.
【0034】[0034]
【発明の効果】上述の如く、請求項1に記載の発明は、
第1の誘電体基板上に形成されたプリントダイポールア
ンテナと、前記第1の誘電体基板とほぼ直交する第2の
誘電体基板上に形成されプリントダイポールアンテナの
偏波に対して偏波が直交するように配置されたマイクロ
ストリップパッチアンテナとを90度の位相差を設けて
励振することにより、互いにほぼ等しい指向特性のマイ
クロストリップアンテナのE面指向特性と、プリントダ
イポールアンテナのH面指向特性とを組み合わせて広角
に渡って円偏波軸比を向上できる。As described above, the first aspect of the present invention provides
A printed dipole antenna formed on a first dielectric substrate, and a polarization orthogonal to the polarization of the printed dipole antenna formed on a second dielectric substrate substantially orthogonal to the first dielectric substrate. And a microstrip patch antenna arranged in such a manner that a 90 ° phase difference is provided between the microstrip patch antenna and the microstrip patch antenna. Can be combined to improve the circular polarization axis ratio over a wide angle.
【0035】また、請求項2に記載の発明は、第1の誘
電体基板上に形成されたプリントダイポールアンテナ
と、前記第1の誘電体基板とほぼ直交する第2の誘電体
基板上に形成されプリントダイポールアンテナの偏波に
対して偏波が直交するように配置されたマイクロストリ
ップパッチアンテナとを90度の位相差を設けて励振さ
れる円偏波アンテナ素子を同一面上に複数配列し、空間
のある一定方向に対する各円偏波アンテナ素子からの放
射位相が同相になるよう各円偏波アンテナ素子に所定の
位相差をつけて励振することにより、各円偏波アンテナ
素子の円偏波軸比を向上でき、アンテナ面に垂直な方向
から斜め方向にビームチルトさせた場合でも良好な円偏
波軸比を得ることができ偏波識別度が向上する。According to a second aspect of the present invention, there is provided a printed dipole antenna formed on a first dielectric substrate and a printed dipole antenna formed on a second dielectric substrate substantially orthogonal to the first dielectric substrate. A micro-strip patch antenna arranged so that the polarization is orthogonal to the polarization of the printed dipole antenna and a plurality of circularly-polarized antenna elements which are excited with a phase difference of 90 degrees are arranged on the same plane. By exciting each circularly polarized antenna element with a predetermined phase difference so that the radiation phase from each circularly polarized antenna element in a certain direction of space becomes the same phase, the circularly polarized antenna elements are circularly polarized. The wave axis ratio can be improved, and a good circular polarization axis ratio can be obtained even when the beam is tilted obliquely from a direction perpendicular to the antenna surface, and the polarization discrimination is improved.
【図1】本発明の円偏波アンテナの第1実施例の斜視図
である。FIG. 1 is a perspective view of a circularly polarized antenna according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の円偏波アレーアンテナの第1実施例の
平面図、正面図、背面図である。FIG. 2 is a plan view, a front view, and a rear view of the first embodiment of the circularly polarized array antenna of the present invention.
【図3】本発明の円偏波アレーアンテナの第2実施例の
平面図である。FIG. 3 is a plan view of a circularly polarized array antenna according to a second embodiment of the present invention.
【図4】従来の2点給電型の円偏波マイクロストリップ
パッチアンテナの平面図である。FIG. 4 is a plan view of a conventional two-point feeding type circularly polarized microstrip patch antenna.
【図5】従来のアレーアンテナの斜視図及び指向特性図
である。FIG. 5 is a perspective view and a directional pattern of a conventional array antenna.
【図6】マイクロストリップアンテナのE面およびH面
の放射指向特図である。FIG. 6 is a special radiation pattern on the E and H planes of the microstrip antenna.
【図7】プリントダイポールアンテナのE面およびH面
の放射指向特図である。FIG. 7 is a special radiation pattern on the E-plane and the H-plane of the printed dipole antenna.
30,40,50,60,80,90 誘電体基板 32,52,82A,82B マイクロストリップアン
テナ 34,54,84 給電点 36,46,66 導体面 42,62,92A,92B プリントダイポールアン
テナ 44,64,94A,94B 給電線 70,100 サブアレー30, 40, 50, 60, 80, 90 Dielectric substrate 32, 52, 82A, 82B Microstrip antenna 34, 54, 84 Feed point 36, 46, 66 Conductor surface 42, 62, 92A, 92B Printed dipole antenna 44, 64,94A, 94B power supply line 70,100 sub-array
Claims (2)
トダイポールアンテナと、 前記第1の誘電体基板とほぼ直交する第2の誘電体基板
上に形成され前記プリントダイポールアンテナの偏波に
対して偏波が直交するように配置されたマイクロストリ
ップパッチアンテナとを有し、 前記プリントダイポールアンテナと前記マイクロストリ
ップパッチアンテナとを90度の位相差を設けて励振す
ることを特徴とする円偏波アンテナ。A printed dipole antenna formed on a first dielectric substrate; and a printed dipole antenna formed on a second dielectric substrate substantially orthogonal to the first dielectric substrate. A microstrip patch antenna arranged so that the polarization is orthogonal to the antenna, wherein the printed dipole antenna and the microstrip patch antenna are excited with a phase difference of 90 degrees. Wave antenna.
トダイポールアンテナと、前記第1の誘電体基板とほぼ
直交する第2の誘電体基板上に形成され前記プリントダ
イポールアンテナの偏波に対して偏波が直交するように
配置されたマイクロストリップパッチアンテナとからな
り前記プリントダイポールアンテナと前記マイクロスト
リップパッチアンテナとを90度の位相差を設けて励振
される複数の円偏波アンテナ素子を同一面上に配列して
なり、 空間のある一定方向に対する各円偏波アンテナ素子から
の放射位相が同相になるよう各円偏波アンテナ素子に所
定の位相差をつけて励振することを特徴とする円偏波ア
レーアンテナ。2. A printed dipole antenna formed on a first dielectric substrate and a polarized wave of the printed dipole antenna formed on a second dielectric substrate substantially orthogonal to the first dielectric substrate. A plurality of circularly polarized antenna elements comprising a microstrip patch antenna whose polarizations are orthogonal to each other, wherein the printed dipole antenna and the microstrip patch antenna are excited with a phase difference of 90 degrees. It is arranged on the same plane, and it is characterized by exciting each circularly polarized antenna element with a predetermined phase difference so that the radiation phase from each circularly polarized antenna element in a certain direction of space becomes the same phase. Circularly polarized array antenna.
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